香蕉枯萎病對(duì)抗感品種營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期光合特性的影響

王永芬，徐勝濤，楊寶明 ，劉立娜，李 舒，李永平，俞艷春，潘繼紅，鄭泗軍,3

(1.云南省農(nóng)業(yè)跨境有害生物綠色防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，昆明 650205；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶亞熱帶經(jīng)濟(jì)作物研究所，云南 隆陽(yáng) 678000；3.國(guó)際生物多樣性中心，昆明 650205)

【研究意義】香蕉(Musaspp.)是芭蕉科(Musaceae)、芭蕉屬(Musa)植物。世界上超過(guò)130個(gè)國(guó)家種植香蕉，是熱帶、亞熱帶地區(qū)的重要經(jīng)濟(jì)和糧食作物，是不發(fā)達(dá)國(guó)家僅次于水稻、玉米和小麥的第四大重要糧食作物[1]，也是亞洲、非洲等一些國(guó)家最主要的淀粉食品來(lái)源。2019年全球香蕉種植面積5.16×106hm2，年產(chǎn)量1.17×108t(FAO Stat, 2019)。云南是中國(guó)香蕉的主產(chǎn)區(qū)之一，也是中國(guó)野生香蕉遺傳多樣性最豐富的地區(qū)[1]。近年來(lái)云南香蕉產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，香蕉種植面積2015年最高，為1.02×105hm2，產(chǎn)量2.58×106t，分別占全國(guó)的30%和26%；由于枯萎病的蔓延，2019年種植面積略有縮減，為8.19×104hm2，產(chǎn)量2.20×106t。香蕉枯萎病是由尖孢鐮刀菌古巴?；?Fusariumoxysporumf.sp.cubense)引起的土傳真菌性病害，因老葉出現(xiàn)黃化枯萎時(shí)才被發(fā)現(xiàn)，目前尚無(wú)完全免疫的抗病品種和有效的防治措施。自20世紀(jì)初發(fā)生以來(lái)，給全球香蕉產(chǎn)業(yè)造成了巨大損失，成為世界范圍內(nèi)分布最廣、毀滅性最強(qiáng)的香蕉病害之一，嚴(yán)重制約香蕉產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。在田間感病香蕉植株因維管束堵塞造成水分和營(yíng)養(yǎng)不能正常輸送導(dǎo)致葉片由下向上、由葉緣向主脈逐漸變黃至枯萎，發(fā)黃葉片的葉柄在靠近葉鞘處折斷并倒掛于假莖周圍，最終整株枯死，致使光合作用不能正常進(jìn)行。光合作用是綠色植物最重要的生理功能，光合能力喪失或者受阻都會(huì)造成植株生長(zhǎng)勢(shì)減弱，不僅影響香蕉產(chǎn)量與品質(zhì)，嚴(yán)重的甚至絕收。【前人研究進(jìn)展】葉片的黃化現(xiàn)象在很多植物上均會(huì)發(fā)生，研究發(fā)現(xiàn)，病原菌的侵染能夠引起葉片發(fā)黃，導(dǎo)致光合速率明顯下降，葉綠體結(jié)構(gòu)受到破壞，葉綠素含量降低[3-5]。楊麗冉等[6]研究發(fā)現(xiàn)，不同茶樹(shù)品種的光合特性差異顯著。張政等[7]研究發(fā)現(xiàn)，茶樹(shù)光合速率隨接種炭疽菌的時(shí)間變化而顯著降低。武洪敏等[8]研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌性根腐病侵染三七引起葉綠素含量、凈光合速率等光合參數(shù)顯著降低。陳國(guó)棟等[9]研究發(fā)現(xiàn)，蘋果褐斑病侵染導(dǎo)致葉片光合參數(shù)顯著降低，凈光合速率與對(duì)照相比，下降高達(dá)70.3%。香蕉的生物脅迫(枯萎病、葉斑病、青枯病、病毒病、蜜環(huán)菌、香蕉象甲)和非生物脅迫(營(yíng)養(yǎng)缺乏、水澇、除草劑)都會(huì)導(dǎo)致香蕉植株葉面積減小、變黃或枯萎，而香蕉枯萎病目前是生產(chǎn)上引起香蕉葉片黃化的最主要因素，在全國(guó)香蕉主產(chǎn)區(qū)普遍發(fā)生。吳志祥等[10]研究表明，6月齡的熱研8-79香蕉品種的光合速率日變化存在“雙峰型”曲線。王必尊等[11]研究發(fā)現(xiàn)，不同基質(zhì)處理1月齡香蕉組培苗的凈光合速率的日變化呈“單峰型”曲線，峰值出現(xiàn)在11：20時(shí)左右。劉晚茍等[12]研究發(fā)現(xiàn)田間5月齡的威廉斯香蕉凈光合速率呈日變化呈“單峰型”曲線，峰值出現(xiàn)在10：20時(shí)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】不同香蕉品種、不同栽培管理方式、不同區(qū)域氣候類型、不同香蕉生育時(shí)期的光合參數(shù)日變化、峰值及峰值出現(xiàn)時(shí)間都不相同，而云南具有獨(dú)特的地形地貌和高原季風(fēng)氣候，熱量和種質(zhì)資源豐富，目前還沒(méi)有在同一栽培水平下不同香蕉品種光合特性的比較及枯萎病脅迫對(duì)香蕉光合特性影響的相關(guān)研究?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究在云南香蕉主產(chǎn)區(qū)西雙版納開(kāi)展不同香蕉品種營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期光合特性差異及枯萎病脅迫對(duì)光合特性的影響，從而為香蕉枯萎病生理學(xué)研究及蕉園健康管理提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)區(qū)位于云南省西雙版納州景洪市嘎灑鎮(zhèn)曼金龍村(21°54′12″ N，100°48′25″ E)，屬北亞熱帶高原季風(fēng)氣候，海拔640 m，年平均氣溫 21.8 ℃，雨量充沛，年平均降雨量 1067.9 mm，雨季集中在6—9月，陽(yáng)光充足。該試驗(yàn)區(qū)前茬種植巴西蕉，在該地區(qū)生長(zhǎng)周期11個(gè)月，枯萎病發(fā)病率為40%。

1.2 供試材料

供試品種：巴西蕉(B)和云蕉1號(hào)(YJ)2個(gè)香蕉品種，下文簡(jiǎn)稱B和YJ，YJ為云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所從云南當(dāng)?shù)剞r(nóng)家品種通過(guò)組織培養(yǎng)體細(xì)胞變異并結(jié)合單株抗病鑒定優(yōu)選出的抗枯萎病(抗4號(hào)小種熱帶型生理小種，TR4)新品種。B是中國(guó)目前主要的商業(yè)栽培品種。

試驗(yàn)設(shè)備：采用型號(hào)為L(zhǎng)I-COR 6400植物光合測(cè)定儀(美國(guó)LI-COR公司生產(chǎn))和Chlorophyll Meter Model SPAD-502 Plus 測(cè)定儀。測(cè)量主要參數(shù)包括光合有效輻射(Photosynthetically active radiation, PAR)、凈光合速率(Net photosynthetic rate,Pn)、暗呼吸速率(Dark respiration rate,Rd)氣孔導(dǎo)度(Stomatal conguctance,Gs)、胞間CO2濃度(Intercellular CO2concentration,Ci)、蒸騰速率(Transpiration rate,Tr)，空氣中 CO2濃度(CO2concentration in air,Ca)、空氣溫度(Air temperature,Ta)、空氣相對(duì)濕度(Air relative humidity,RH)和葉綠素相對(duì)含量(Relative content of chlorophyll, SPAD)。

1.3 試驗(yàn)方法

供試品種于2020年4月15日移栽，移載苗均為6葉1心，種植密度2.0 m×2.0 m,采用常規(guī)方法管理。測(cè)定時(shí)間為2020年8月23—26日，此時(shí)蕉株為4月齡，正處于旺長(zhǎng)時(shí)期，選擇天氣晴朗，無(wú)風(fēng)或小風(fēng)的天氣進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集。在田間根據(jù)小區(qū)實(shí)際面積分別種植36～56株。設(shè)置3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)12～18株，每重復(fù)調(diào)查3株，共調(diào)查9株。

1.4 數(shù)據(jù)采集

首先，參照國(guó)家農(nóng)作物種質(zhì)資源平臺(tái)、國(guó)家作物科學(xué)數(shù)據(jù)中心《香蕉種質(zhì)資源描述規(guī)范》中的方法對(duì)巴西蕉(B)和云蕉1號(hào)(YJ)健康植株的主要生長(zhǎng)量性狀(假莖高、假莖粗、葉片長(zhǎng)、葉片寬、葉柄長(zhǎng)、葉柄粗、葉片數(shù))進(jìn)行測(cè)定，以及對(duì)外界環(huán)境因子進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，確保植株長(zhǎng)勢(shì)一致，確保環(huán)境條件有利于試驗(yàn)順利進(jìn)行；其次，對(duì)兩個(gè)品種的光合日變化與光合-光響應(yīng)曲線進(jìn)行測(cè)定，確定其基本光合特性。最后，在控光和控CO2的條件下繼續(xù)探究枯萎病不同發(fā)病程度的光合特性差異。

1.4.1 外界環(huán)境因子及植株光合日變化測(cè)定 為探究2個(gè)香蕉品種B與YJ 的外界生長(zhǎng)環(huán)境條件及光合日變化特性，分別隨機(jī)選取3株無(wú)病蟲害發(fā)生的健壯植株，7:00—19：00每2 h 測(cè)定1次，選取第3片完全展開(kāi)葉(從上往下數(shù))，每葉片測(cè)2次主要光合參數(shù)(以主脈為中心測(cè)葉片左右相對(duì)位置)，每次讀取3個(gè)穩(wěn)定值，取其平均值。

1.4.2 光合-光響應(yīng)曲線數(shù)據(jù)測(cè)定 光合測(cè)定儀用紅藍(lán)光源，PAR系列由高到低設(shè)置為2300、2000、1700、1400、1100、800、500、200、100、50、20、0 μmol/(m2·s)，利用CO2小鋼瓶將濃度設(shè)置為400 μmol/mol進(jìn)行光合-光響應(yīng)曲線數(shù)據(jù)測(cè)定。

1.4.3 香蕉枯萎病不同發(fā)病程度的光合特性影響 田間香蕉枯萎病病株外部癥狀的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照Viljoen[17]和Arinaitwe等[18]的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)略作簡(jiǎn)化(圖1)，按照植株表型癥狀分為健康植株(0級(jí))、輕度(1級(jí))、中度(2級(jí))、重度(3級(jí))，具體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下。

圖1 不同發(fā)病等級(jí)的香蕉植株

0級(jí)：無(wú)任何病蟲害危害的植株。

1級(jí)：下部1～3片葉輕微發(fā)黃，上部葉片正常(從上往下數(shù)第3片葉葉色正常)。

2級(jí)：下部1～3片葉發(fā)黃或枯萎倒垂懸掛于假莖周圍，第4～5片葉輕微發(fā)黃，上部葉片正常(從上往下數(shù)第3片葉葉色正常)。

3級(jí)：整株出現(xiàn)黃化現(xiàn)象，下部1～5片葉枯萎，部分葉倒垂懸掛于假莖周圍，從上往下數(shù)第3片葉50%～60%變黃但不枯萎或部分邊緣干枯。

為探究枯萎病不同發(fā)病程度對(duì)香蕉光合特性的影響，根據(jù)光響應(yīng)曲線(上一步試驗(yàn)所得結(jié)果)可知，2個(gè)品種的光照強(qiáng)度在增長(zhǎng)到1500 μmol/(m2·s)前，Pn的增長(zhǎng)速率大，在1500 μmol/(m2·s)后，Pn增長(zhǎng)速率變緩，所以試驗(yàn)將光照強(qiáng)度設(shè)置為1500 μmol/(m2·s)；根據(jù)外界的空氣環(huán)境中CO2濃度變化在407.04～462.75 μmol/mol(上一步試驗(yàn)所得結(jié)果)，所以將CO2濃度設(shè)置為400 μmol/mol，保證在相同條件下比較枯萎病不同發(fā)病程度對(duì)香蕉植株光合特性的影響。

根據(jù)不同發(fā)病程度，B與YJ分別設(shè)置(0、1、2、3級(jí))4個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，每株選取第3片完全展開(kāi)葉(從上往下數(shù))，每葉片測(cè)2次主要光合參數(shù)(以主脈為中心測(cè)葉片左右相對(duì)位置)，每次讀取3個(gè)穩(wěn)定值，取其平均值。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

利用主要光合參數(shù)進(jìn)行整理計(jì)算，根據(jù)公式(1)計(jì)算得出不同處理下的水分利用效率(Water use efficiency, WUE)，WUE是指水分產(chǎn)出與消耗的比率，可反映植物利用水分的情況，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要指標(biāo)[13-15]。

WUE=Pn×100/Tr

(1)

式中WUE表示水分利用效率；Pn表示植物凈光合速率，Tr表示植物蒸騰速率。

根據(jù)公式(2)計(jì)算得出光能利用效率(Light use efficiency, LUE)，LUE是指植物通過(guò)光合作用將所獲取的能量轉(zhuǎn)化為有機(jī)干物質(zhì)的效率，能夠反映植株對(duì)光能的利用能力，值越大其利用光能的能力就越強(qiáng)[16]。

LUE=Pn×100/PAR

(2)

式中LUE表示光能利用效率；Pn表示植物凈光合速率，PAR表示植物光合有效輻射。

根據(jù)公式(3)計(jì)算得出葉肉瞬時(shí)羧化效率(Instantaneous carboxylation efficiency of mesophyll,Ce)，是表征植物光合能力的重要參數(shù)，是光合作用過(guò)程中羧化反應(yīng)這一重要限速反應(yīng)的速率，對(duì)光合速率起著決定作用。

Ce=Pn/Ci

(3)

式中Ce表示葉肉瞬時(shí)羧化效率；Pn表示植物凈光合速率，Ci表示胞間CO2濃度。

運(yùn)用軟件Microsoft Excel 2017收集整理數(shù)據(jù)及作圖，SPSS 20.0對(duì)不同品種及不同處理的香蕉進(jìn)行單因素方差分析，分析B與YJ的Pn、Gs、Ci、Tr等參數(shù)的差異及不同發(fā)病程度光合參數(shù)的差異；用葉子飄等[19]的光計(jì)算機(jī)理模型直角雙曲線修正模型擬合光響應(yīng)曲線。

2 結(jié)果與分析

2.1 巴西蕉與云蕉1號(hào)的田間生長(zhǎng)情況

由表1可見(jiàn)，假莖粗、葉柄長(zhǎng)、葉柄粗及葉片長(zhǎng)YJ顯著高于B，而枯萎病發(fā)病率YJ顯著低于B，說(shuō)明不同品種間的生物學(xué)特性存在一定差異。假莖高和功能葉片數(shù)2個(gè)品種差異不顯著，說(shuō)明2個(gè)品種的生長(zhǎng)勢(shì)比較一致，在同一條件下可以進(jìn)行光合特性的差異比較。

表1 不同枯萎病抗性香蕉品種的田間生長(zhǎng)及發(fā)病情況

2.2 香蕉生長(zhǎng)的外界環(huán)境因子日變化情況

如圖2所示，取樣地環(huán)境因子的日變化，光合有效輻射(PAR)和大氣溫度(Ta)均呈先上升后下降的變化，呈單峰曲線且變化趨勢(shì)一致，隨PAR逐漸上升，Ta也緩慢上升，全天中PAR的峰值出現(xiàn)在13：00—14：00，為2099.12 μmol/(m2·s)；Ta的日變化相對(duì)PAR來(lái)說(shuō)比較平緩且略滯后，峰值出現(xiàn)在15：00—16：00，為38.85 ℃。大氣濕度(RH)和大氣CO2濃度(Ca)的變化趨勢(shì)基本一致，RH在 7：00—8：00時(shí)太陽(yáng)直射前最高，為71.25%，隨著PAR的增強(qiáng)和Ta的升高，RH在15：00—16：00時(shí)下降到最低，為37.65%，16：00后逐漸回升，在19：00—20：00時(shí)回升到58.64%；Ca在7：00—8：00時(shí)為451.37 μmol/mol，之后逐漸降低，在15：00—16：00時(shí)達(dá)到低谷，為407.04 μmol/mol，之后較平穩(wěn)，在19：00—20：00時(shí)PAR急劇下降，Ca呈急劇上升達(dá)到最大值，為462.75 μmol/mol。

圖2 香蕉生長(zhǎng)的外界環(huán)境因子日變化

2.3 健康巴西蕉與云蕉1號(hào)光合特性分析

2.3.1 光合日變化情況 如圖3-a所示，B與YJ的凈光合速率(Pn)日變化均呈 “單峰型”曲線，未出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象，峰值均出現(xiàn)在13：00—14：00時(shí)，分別為26.76和26.63 μmol/(m2·s)(圖3-a)。

B與YJ的氣孔導(dǎo)度(Gs)日變化均呈“雙峰型”曲線，第1個(gè)峰值均出現(xiàn)在11：00—12：00，為0.61和0.59 μmol/(m2·s)，在15：00—16：00時(shí)出現(xiàn)急劇下降，在17：00—18：00時(shí)出現(xiàn)第2個(gè)峰值，較第1個(gè)峰值小，分別為0.40和0.37 μmol/(m2·s)，在19：00—20：00時(shí)又急劇下降，Gs第1峰值的出現(xiàn)時(shí)間與Pn出現(xiàn)峰值的時(shí)間一致，說(shuō)明香蕉在進(jìn)行光合作用時(shí)Gs與Pn的變化趨勢(shì)同步(圖3-b)。

B的胞間CO2濃度(Ci)日變化呈先下降后小幅度上升的變化，之后呈急劇上升；YJ的Ci呈“降—升—降—升”變化；B與YJ出現(xiàn)小幅度上升的時(shí)間均發(fā)生在15：00—16：00時(shí)，之后有小幅度波動(dòng)，在19：00—20：00時(shí)呈急劇上升，出現(xiàn)最大值，分別為704.56和575.14 μmol/mol(圖3-c)。

B與YJ的蒸騰速率(Tr)日變化均呈 “單峰型”曲線，峰值均出現(xiàn)在13：00—14：00，為11.49和15.59 mmol/(m2·s)。在19：00—20：00時(shí)出現(xiàn)最低值，分別為0.85和0.23 mmol/(m2·s)(圖3-d)。

a：凈光合速率日變化；b：氣孔導(dǎo)度日變化；c：胞間CO2濃度日變化；d：蒸騰速率日變化。

2.3.2 凈光合速率最大(Pnmax)時(shí)光合參數(shù)差異分析 如表2所示，通過(guò)分析B與YJ的日變化分析可知，最大Pn(Pnmax)分別為26.76和26.63 mmol/(m2·s)，差異不顯著。當(dāng)Pnmax時(shí)，對(duì)Gs、Ci、Tr、WUE、LUE、Ce的差異分析可知，B與YJ的Ci分別為269.83和264.02 μmol/mol，Ce分別為0.06和0.08，該2個(gè)光合參數(shù)均無(wú)顯著差異；而Gs、Tr、WUE、LUE、SPAD在2個(gè)品種上均有顯著差異, YJ顯著大于B，說(shuō)明YJ的氣孔開(kāi)放程度、蒸騰速率更大，在光能利用率和水分利用率方面也優(yōu)于B，更加有利于光合作用的進(jìn)行。葉綠素相對(duì)含量(SPAD)YJ顯著高于B，更加有利于光合作用的進(jìn)行。

表2 B與YJ的光合參數(shù)差異分析

2.3.3 光響應(yīng)曲線 如圖4所示，當(dāng)PAR為0 μmol/(m2·s)時(shí)，Pn為負(fù)值；在0～800 μmol/(m2·s)時(shí)，隨著PAR增加，Pn增加迅速，在800～1500 μmol/(m2·s)時(shí)，隨著PAR增加，Pn增加緩慢，最后與X軸趨于平行(未達(dá)到完全平行)。通過(guò)利用葉子飄等[19]光響應(yīng)模型進(jìn)行擬合得到，B的光補(bǔ)償點(diǎn)與光飽和點(diǎn)分別為60.86和2250.00 μmol/(m2·s)，YJ的光補(bǔ)償點(diǎn)與光飽和點(diǎn)分別為57.63和2630.00 μmol/(m2·s)；B與YJ的暗呼吸速率(Rd)分別為3.29和2.98 μmol/(m2·s)，光補(bǔ)償點(diǎn)YJ低于B，光飽和點(diǎn)YJ高于B，說(shuō)明YJ在較弱或者強(qiáng)光條件下，利用光能的能力更強(qiáng)，適應(yīng)的光照范圍更加廣泛，更加利于植株進(jìn)行光合作用。

圖4 B與YJ的光響應(yīng)曲線

2.4 香蕉枯萎病不同發(fā)病程度的巴西蕉與云蕉1號(hào)光合參數(shù)變化及差異分析

2.4.1 不同發(fā)病程度的光合參數(shù)變化 與0級(jí)相比，B與YJ的Pn在1級(jí)時(shí)分別下降18.31%和9.99%，下降程度YJ較B小45.4%，YJ表現(xiàn)出一定的抗性；2級(jí)時(shí)分別下降48.83%和77.61%，下降程度YJ較B大37.08%；3級(jí)時(shí)分別下降99.04%和91.42%，下降程度YJ較B小7.69%。說(shuō)明在2、3級(jí)時(shí)YJ與B 的光合參數(shù)均受到枯萎病的影響較大，嚴(yán)重抑制了光合作用(圖5-a)。

與0級(jí)相比，B與YJ的Gs在1級(jí)時(shí)分別下降26.67%和13.89%，下降程度YJ較B小47.92%；2級(jí)時(shí)分別下降70.00%和94.44%，下降程度YJ較B大25.88%；3級(jí)分別下降96.67%和97.22%，下降程度YJ較B小0.57%(圖5-b)。

與0級(jí)相比，B與YJ的Tr在1級(jí)時(shí)分別下降18.16%和11.48%，下降程度YJ較B小36.78%；2級(jí)時(shí)分別下降30.41%和49.81%，下降程度YJ較B大38.95%；3級(jí)時(shí)分別下降91.22%和92.04%，YJ的下降程度較B小0.89%(圖5-c)。

與0級(jí)相比，B與YJ的Ci在1級(jí)時(shí)分別下降5.07%和2.22%，下降程度YJ較B小36.78%；2級(jí)時(shí)分別下降1.18%和1.08%，下降程度YJ較B小8.47%；而3級(jí)時(shí)呈急劇上升，分別為28.93%和9.89%，上升程度YJ較B小65.81%。B與YJ在1、2級(jí)時(shí)與0級(jí)相比都有下降的趨勢(shì)，而3級(jí)卻呈現(xiàn)急劇上升，但B下降或上升的幅度明顯大于YJ(圖5-d)。

圖中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，不同小寫字母表示同一香蕉品種的不同發(fā)病程度光合參數(shù)差異顯著(P<0.05)；a表示凈光合速率日變化，b表示氣孔導(dǎo)度日變化，c表示胞間CO2濃度日變化，d表示蒸騰速率日變化。

2.4.2 巴西蕉與云蕉1號(hào)不同發(fā)病程度的水分利用率(WUE)、光能利用率(LUE)及葉肉瞬時(shí)羧化效率(Ce)差異 由表3可見(jiàn)，與0級(jí)相比，B與YJ的WUE1級(jí)時(shí)呈現(xiàn)上升情況，分別上升4.11%和4.05%，上升程度YJ較B小1.46%，2、3級(jí)時(shí)急劇下降，2級(jí)分別下降11.14%、8.11%，3級(jí)分別下降77.42%、39.19%，下降程度YJ較B小27.20%和49.38%。隨發(fā)病程度的加劇，B與YJ的LUE、Ce均呈下降變化且差異顯著，與0級(jí)相比B與YJ的LUE 1級(jí)時(shí)分別下降18.02%和9.77%，下降程度YJ較B小45.78%，2、3級(jí)急劇下降，2級(jí)分別下降48.65%、77.44%；3級(jí)分別下降99.10%、91.73%，下降程度YJ較B小37.18%和7.44%；與0級(jí)相比B與YJ的Ce1級(jí)時(shí)分別下降16.67%和12.15%，YJ的下降程度較B小27.11%，2、3級(jí)急劇下降，2級(jí)分別下降33.33%、50.00%，3級(jí)分別下降98.33%、87.50%，下降程度YJ較B小33.34%和11.01%。

表3 B與YJ葉片不同發(fā)病程度WUE、LUE、Ce差異

2.4.3 SPAD的差異分析 如圖6所示，與0級(jí)相比，B與YJ的SPAD值在1級(jí)分別下降28.75%和23.86%，下降程度YJ較B小17.01%，2級(jí)分別下降29.25%和23.94%，下降程度YJ較B小18.15%，3級(jí)時(shí)分別下降30.55%和28.05%，下降程度YJ較B小8.18%。

圖中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，不同小寫字母表示同一香蕉品種不同發(fā)病程度的SPAD差異顯著(P<0.05)。

與0級(jí)相比，B與YJ的SPAD值差異顯著，而在1、2、3級(jí)間無(wú)顯著差異，說(shuō)明在健康與感病植株葉片的SPAD值差異顯著，但在輕度(1級(jí))、中度(2級(jí))、重度(3級(jí))發(fā)病的SPAD值差異不顯著，在枯萎病輕度發(fā)病植株葉片的SPAD值就會(huì)嚴(yán)重降低，對(duì)香蕉的光合作用影響較大。

3 討 論

3.1 健康巴西蕉與云蕉1號(hào)的主要光合特性

光合作用是指物體將光能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物并釋放能量的重要途徑，能夠維持植物生長(zhǎng)發(fā)育，意義重大[20]。在相同的環(huán)境條件，同一作物的不同品種光合特性存在一定差異，本研究結(jié)果顯示YJ與B的Pn、Ci、Tr、Gs日變化趨勢(shì)一致，說(shuō)明在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期不同香蕉品種間的光合特性日變化趨勢(shì)一致，Pn均呈“單峰型”曲線，與王必尊等[11]、劉晚茍等[12]的研究結(jié)果一致，但峰值大小及出現(xiàn)時(shí)間有差異，可能與香蕉品種、生育時(shí)期、土壤類型及氣候類型有關(guān)。在Pn最大值時(shí)，YJ的Tr、Gs顯著高于B，說(shuō)明YJ具有更強(qiáng)大的內(nèi)部運(yùn)輸能力，這對(duì)于加強(qiáng)植物體內(nèi)礦質(zhì)元素、水分以及CO2的傳輸能力、提高光合能力有促進(jìn)作用；YJ的WUE、LUE也顯著高于B，進(jìn)一步說(shuō)明YJ在水分利用和光能利用方面均優(yōu)于B，更加有利于植株對(duì)水分及光能的利用。SPAD值可影響植物的基本行為和進(jìn)行光合作用的功能，而且表現(xiàn)出明顯的趨同效應(yīng)，是光合作用的光敏催化劑，是評(píng)價(jià)植物光合能力的重要指標(biāo)，也是反映植物營(yíng)養(yǎng)狀況的重要指標(biāo)之一[21]，本研究結(jié)果中YJ的SPAD值顯著高于B的，說(shuō)明YJ具有較強(qiáng)的光合能力。

光合-光響應(yīng)曲線反映植物Pn與PAR之間的關(guān)系，當(dāng)光強(qiáng)達(dá)到植物的光補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，呼吸消耗與光合作用制造的有機(jī)物相等。光補(bǔ)償點(diǎn)越低植物利用弱光的能力越強(qiáng)，光飽和點(diǎn)越高則表現(xiàn)植物對(duì)強(qiáng)光的適應(yīng)能力越強(qiáng)，光飽和點(diǎn)的范圍越廣，則植物在強(qiáng)光或弱光的條件下適應(yīng)能力更強(qiáng)[22]。本研究中YJ的光補(bǔ)償點(diǎn)較B低，飽和點(diǎn)較B高，能夠利用的光照范圍更加廣泛，適應(yīng)弱光或者強(qiáng)光的能力更強(qiáng)，且在PAR為0時(shí)，Rd、YJ低于B，更加利于有機(jī)物質(zhì)的積累，Rd低的植物只需要較小的凈光合作用使凈CO2交換速率達(dá)到0，因此在弱光環(huán)境中，Rd低的植物具有相對(duì)優(yōu)勢(shì)。所以與B相比，YJ具有更佳的光合性能。本研究通過(guò)對(duì)不同香蕉品種在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期光合特性的探究可以為云南產(chǎn)區(qū)選擇適宜品種提供參考依據(jù)，同時(shí)也可以為選育品種提供參考。

3.2 香蕉枯萎病導(dǎo)致香蕉光合能力下降

一般來(lái)說(shuō)，植物受到脅迫時(shí)導(dǎo)致光合作用下降的因素主要分為兩類：一是由于氣孔的部分關(guān)閉導(dǎo)致的氣孔限制因素，二是葉肉細(xì)胞光合活性下降導(dǎo)致的非氣孔限制因素[23]。根據(jù) Farquhar等[24]的氣孔限制值分析觀點(diǎn)，如果Gs和Ci同時(shí)下降，才能說(shuō)明氣孔因素是引起Pn下降的主要原因，如果Gs下降，而Ci維持不變甚至上升，則認(rèn)為Pn下降的主要原因是葉肉細(xì)胞同化能力降低而非氣孔因素引起。前人研究表明，在煙草(Nicotianatabacum)[25]、甜瓜(CucumismeloL.)[26]和三七(Panaxnotoginseng)[26]等作物受到病原物侵染后，葉綠體結(jié)構(gòu)受到破壞，非氣孔限制阻礙了光能的利用，從而造成細(xì)胞間隙CO2積累導(dǎo)致Pn降低。在本研究中B與YJ的葉片隨感病程度的加劇Pn、Gs、Tr均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，與0級(jí)相比B與YJ的Gs在1、2級(jí)時(shí)下降，Ci也下降，說(shuō)明在1、2級(jí)感病輕、中度時(shí)導(dǎo)致Pn下降的主要是氣孔限制因素，這可能是由于枯萎病侵染使葉片氣孔部分收縮或關(guān)閉，Gs降低，引起CO2由外界向細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散的的阻力增加，光合碳固定的底物減少[27]，從而影響光合作用正常運(yùn)行。與0級(jí)相比，在3級(jí)時(shí)Gs下降，而Ci顯著上升，說(shuō)明在3級(jí)感病重度時(shí)導(dǎo)致Pn下降的主要是非氣孔限制因素，這可能是由于枯萎病脅迫導(dǎo)致葉綠體被破壞，光合器官受到不可逆?zhèn)?，光合?xì)胞活性降低[28]，生理功能喪失，從而失去對(duì)Ci的調(diào)節(jié)功能，導(dǎo)致香蕉植株幾乎喪失光合能力。

WUE與LUE等參數(shù)對(duì)表征植物的光合效率和水分利用特征具有重要意義。本研究中B與YJ的WUE在1級(jí)時(shí)呈小幅度上升，其值與Pn成正比，與Tr成反比，說(shuō)明在輕度脅迫下，香蕉通過(guò)降低Tr從而提高水分利用率以抵抗枯萎病的侵染，這也從側(cè)面反映植物自身的生理調(diào)節(jié)機(jī)制，但當(dāng)脅迫程度增加時(shí)WUE急劇下降，喪失調(diào)節(jié)能力；B與YJ的LUE隨感病程度的加劇在不斷下降，說(shuō)明植物隨感病程度的加劇利用光能的能力越來(lái)越弱，甚至喪失。

4 結(jié) 論

在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期植株未表現(xiàn)香蕉枯萎病癥狀的情況下，B與YJ的光合日變化趨勢(shì)一致，且最大凈光合速率差異不顯著，但進(jìn)一步探究發(fā)現(xiàn)YJ能夠利用的光照范圍更加廣泛，且其Rd較低，有利于植株有機(jī)物質(zhì)的積累，具有更佳的光合性能，更能適應(yīng)云南獨(dú)特的高原氣候。

在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期植株表現(xiàn)出香蕉枯萎病癥狀的情況下，在感病癥狀較輕時(shí)YJ表現(xiàn)出一定的抗性，但隨發(fā)病程度加劇，無(wú)論是易感枯萎病品種還是抗枯萎病品種，香蕉的光合作用均受到嚴(yán)重影響甚至喪失。